IEC61508在铁路上的应用
本文作者 佚名 摘自 机电之家
1 国外铁路对IEC61508的应用
西方发达国家在宣传和介绍IEC61508国际标准 的同时，以IEC61508国际标准为基础，开发本国行业 标准。欧洲电气化标准委员会(CENELEC)下属 SC9XA委员会，制定了以计算机控制的信号系统作为 对象的铁道信号标准(图1)，它包括以下4个部分:
(1)EN一50126铁路应用：可靠性、可用性、可维护 性和安全性(RAMS)规范和说明。
(2)EN-50129铁路应用：安全相关电子系统。
(3)EN-50128铁路应用：铁路控制和防护系统的 软件。
(4)EN-50159-1铁路应用：通信、信号和处理系 统。 日本在应用IEC61508上已经走在了前面，它先 把IEC61508国际标准转化为JIS-C-0508国家标准， 然后由日本铁路部门具有丰富安全技术经验的专家组 成列车保安控制安全技术研讨委员会，经过研讨制定 了《列车保安控制系统的安全性技术指南》。
可以看到 这个铁路安全标准是以IEC61508为基础，并吸收了 日本铁路专家的经验而制定的。
2 IEC61508在铁路安全相关系统中的应用研究
我们国家应该首先吸取IEC61508的精华部分， 结合相应的铁路安全国际标准和我们国家实际制定的 铁路安全标准和评估标准，进而建立国家铁路安全评 估体系。以下结合IEC61508对铁路安全相关系统的 研制和开发以及相关的安全文件体系和安全评估体系 做一些应用探讨。 在IEC61508中有两个很重要的概念，一个是安 全完善性等级，一个是安全生命周期。安全完善性等 级的确定需要进行安全系统风险分析，它是进行系统 研发的目标和基础，是评估系统能否保证安全的依据。 而安全生命周期描述的是应该怎样进行安全相关系统的研发。
图2是IEC61508关于安全生命周期的流程 图。对铁路安全系统研发过程有重要的指导意义。
阶段1 概念 对安全相关系统和它所处的环境有一定程度的了 解。
阶段2 整体概览 ① 确定控制设备和控制系统的边界； ② 说明危险和风险分析的范围。
阶段3 危险和风险分析 ① 预见危险和风险事件； ② 确定导致危险的事件的严重度； ③ 确定控制设备危险事件的风险概率。
阶段4 明确整体安全要求 根据要求的安全功能和安全完善性详细说明每个 E／E／PE安全相关系统的需求，以便完成所要求的安 全功能。
阶段5 安全要求分配 ① 把安全功能分配给指定的E／E／PE安全相关 系统； ② 给每一个安全功能分配安全完善性等级。
阶段6 制定整体运行和维护计划 为E／E／PE安全相关系统制定1个运行和维护计 划，以保证在运行和维护中可以实现所有要求的安全 功能。
计划中要说明以下方面： ① 实现安全功能的常规措施； ② 为防止不安全的状态，在特殊情况下的对策和 要求； ③ 有关危险事件的文件； ④ 维护的范围； ⑤ 在危险情况发生时采取的必要措施； ⑥ 按时间顺序编写的运行和维护文件的目录。
阶段7 制定整体安全确认计划 为E／E／PE安全相关系统制定1个计划，以进行 系统整体的安全确认。
阶段8 制定整体安装和委托计划 为了E／E／PE安全相关系统的安装和委托制定1 个计划来保证达到所需的功能安全。安装的计划应包 括：安装时间表、安装步骤、负责人员、不同部件的安装 顺序、安装完毕的标准和处理故障的步骤。
阶段9 E／E／PE功能实现 设计和实现E／E／PE安全相关系统的硬件，以满 足对E／E／PE安全相关系统规定的安全功能和安全 完善性需求。
阶段1O 其他技术实现要求同阶段9。
阶段ll 风险降低措施实现要求同阶段9。
阶段l2 整体安装和委托 ① 安装E／E／PE安全相关系统； ② 委托E／E／PE安全相关系统。
阶段13 整体安全确认 论证E／E／PE安全相关系统在功能安全和安全 完善性方面达到整体安全要求规范。
阶段14 整体运行，维护和修理 为了达到所需的功能安全要进行E／E／PE安全 相关系统的运行，维护和修理。
要求： ① 对于E／E／PE安全相关系统和软件的运行，维 护和修理要制定计划； ② 要进行下列行为的初始化：步骤的执行，维护 时间表的实行，文件的维护，功能安全审核，对于修改 的归档； ③ 按照时间顺序编制文件。
阶段15 整体修改和翻新 在修改和翻新中确保功能安全。要求： ① 必须进行请求的认可，并要详细列出可能产生 的危险，改进的建议和改进的原因； ② 要进行后果分析； ③ 进行修改和翻新的认可取决于后果分析的结 果； ④ 所有对功能安全有影响的修改都应该回到相 应的生命周期中； ⑤ 按时间顺序归档。
阶段16 报废和处理在报废和回收中要保证功能安全。
要求： ① 报废和回收后果分析； ② 报废和回收请求的认可，认可取决于后果分析 的结果； ． ③ 准备包含停机和拆除E／E／PE安全相关系统 步骤的计划； ④ 如果报废和回收对于功能安全有影响，应该回 到相应的安全生命周期； ⑤ 按时间顺序归档。
从以上的介绍可以看出，IEC61508所要求的安全 相关系统的研发过程是一个完备、系统的过程，各个阶 段环环相扣形成一个有机的整体。图3结合铁路应用 的实际情况说明怎样把安全生命周期理论分层次的贯 穿到铁路安全相关系统的研发中去。
从图3中可以看到整个生命周期成V字形，并且 分成了4个层次：用户级、系统级、子系统级和元器件 级。安全的对立面是风险和故障，在安全相关系统的 设计开发之前应当明确系统边界，应当对系统进行危 险和风险分析(Hazard Analysis and Risk Analysis)， 找出系统可能的所有安全隐患和危险模式，确定系统 当前的安全度和目标安全度之间的差距，把安全完善 性等级要求分配给各个子系统，在系统设计开发时采 取相应的对策降低故障率，满足用户对安全性的要求。 安全评估中危险和风险分析是相当重要的，直接影响 风险分析技术、安全技术的应用和安全完善性等级的 确定。影响危险和风险分析主要因素在于危险辨识方 法、故障数据、后果模型等。 在做安全评估时，依据的是V字图左边的一系列 安全计划和规范，阶段12～阶段14的实施应分别参 照阶段6～ 阶段8。
3 安全文件体系
根据IEC61508，安全文件体系也是实现系统安全 可靠性的重要环节。安全生命周期每一个阶段的一些 必要信息要形成文件，上一阶段的文件成为下个阶段 或以后各阶段进行工作的基础，目的是对安全生命周 期的所有阶段功能安全论证和评估进行有效的管理。 要求： (1)每一阶段的详细资料； (2)功能安全管理的详细资料； (3)进行功能安全评估必须的详细资料； (4)文件应该清晰、有标题和名字； (5)文件结构要易于寻找相关信息； (6)文件的修订、审查和认可有一定的计划。
4 安全评估体系
在完成了安全相关系统研发工作之后还涉及到对 整个系统的安全性评价和认可问题，即安全评估。它 是要检查工程的安全管理是否完善，能否和安全计划 保持一致。把安全相关系统和安全需求规范相对照以 评价它对控制系统风险是不是已经足够，以及系统能 不能满足安全需求规范。安全评估的目标是对于E／ E／PE安全相关系统在功能安全方面达到的水平进行 调查，得出一个结论。
要求：
(1)相关人员参与评估 为了保证评估的可信性，要求安全评估人员具备： ① 相应应用领域的工程知识； ② 相应技术的工程知识和安全知识； ③ 法律和安全规范框架知识。 另外，故障等级越高，SIL等级越高，要求人员能 力越强。
(2)评估人员应该能够和生存周期各阶段的所有 人员进行接触；
(3)评估应采用一定的方法和手段，并考虑以下 方面： ① 上次功能安全评估以来所做的工作；② 上次评估的建议； ③ 以后评估的计划和策略；
(4)评估行为应保持一致性和计划性；
(5)功能安全评估的计划应说明： ① 进行评估的人员； ② 每一个评估的结果； ③ 评估的范围； ④ 包括的安全部分； ⑤ 需要的资源； ⑥ 评估者的独立性：个人、部门或是机构。